Quarks

Presentación de los Quarks, medida

1. Electricidad y Óptica Profesor: Cesar Pazos Tema: Quarks Grupo 3-1 Integrantes: Aboite Baldenebro Cindy Gabriela Barreras Chaparro Liliana Castro Rochin Yesenia Aglae Luna Palma Vanessa Soto López Dayanara Universidad Autónoma de Sinaloa Preparatoria Ruiz Cortines

2. Historia: La noción de quark teórica nace del intento de clasificar a los hadrones, ahora explicados gracias al modelo de quarks. Murray Gell-Mann y Kazuhiko Nishijima realizaron esa clasificación de manera independiente en 1964. Los quarks son la conclusión de los intentos para encontrar los fundamentos de la construcción de la materia. Con sólo cinco partículas elementales, fuera de los protones, neutrones y electrones, en la década de 1930 comenzaron a aparecer los muones de alta radiación y algunos neutrinos de forma indirecta. La confirmación de más mesones y bariones dieron la impresión de que nos enfrentábamos a un zoológico de partículas y fueron el impulso para buscar cada vez más partículas elementales.

3. Definición: En física de partículas, los cuarks o quarks,1 junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas subatómicas tales como protones y neutrones.

4. Características: La principal particularidad de los quarks es que son los únicos elementos que desarrollan los cuatro tipos de interacciones fundamentales que puede llevar a cabo una partícula. Esto quiere decir que los quarks pueden concretar interacciones gravitatorias, interacciones electromagnéticas, interacciones nucleares débiles e interacciones nucleares fuertes.

5. Clasificación: Los científicos reconocen seis tipos de quarks: quark fondo, quark abajo, quark arriba, quark cima, quark extraño y quark encanto. Lo habitual es que los quarks se asocien en grupos de a dos o tres. Se cree que pueden existir grupos de hasta cinco quarks, pero aún falta desarrollar evidencia científica que sustente esta hipótesis. Los grupos de quarks se conocen a nivel general como hadrones. De acuerdo a la cantidad de quarks de cada uno, a los hadrones se los califica con distintos nombres: mesones (dos quarks), bariones (tres quarks) o pentaquarks (cinco quarks).

6. Propiedades Los quarks no se encuentran libres en la naturaleza sino que se agrupan formando hadrones. Éstos se dividen en dos tipos: Mesones: formados por un quark y un anti quark (piones, kaones,...) Bariones: formados por tres quarks (protones, neutrones,...) Existen 6 tipos de quarks, cada uno con su sabor, su carga, su isospín débil y su masa (entre las propiedades más importantes). Nombre Símbolo Generación Isospín débil Sabor Carga Masa arriba (up) u 1 +½ Iz=+½ +⅔ 1,5 – 4,0 abajo ( down) d 1 -½ Iz=-½ -⅓ 4 – 8 extraño (strange) s 2 -½ S=-1 -⅓ 80 – 130 encantado (charm) c 2 +½ C=1 +⅔ 1150 – 1350 fondo (bottom) b 3 -½ B'=-1 -⅓ 4100 – 4400 cima (top) t 3 +½ T=1 +⅔ 170900 ± 1800

7. Isospín débil: El valor de esta propiedad para los quarks es de 1/2, y su signo depende de qué tipo de quark es. Para los quarks tipo u (u, c y t) es de +1/2, mientras que para los otros, llamados quarks tipo d (d, s, b), es de -1/2. De acuerdo con el isospín débil, un quark tipo u deberá desintegrarse para obtener un quark tipo d y viceversa. No se admiten desintegraciones entre quarks del mismo tipo. Las partículas que permiten estos cambios de carga del isospín débil son los bosones W y Z.

8. Sabor: Diferencia entre fermiones y bosones. Debido a la interacción débil todos los fermiones, y en este caso los quarks, pueden cambiar de tipo; a este cambio se le denomina sabor.14 Los bosones W y Z son los que permiten el cambio de sabor en los quarks, estos bosones son los causantes de la interacción débil. Cada quark tiene un sabor diferente que interactuará con los bosones de una manera única.

9. Carga: La carga -⅓ o +⅔ de la carga elemental. Por esto siempre las partículas compuestas (bariones y mesones) tienen una carga entera. Experimentalmente (por ejemplo en el experimento de la gota de aceite de Millikan) no hay información de cargas fraccionarias de partículas aisladas. La tercera parte de la carga en los hadrones es debida a la presencia de los quarks. Actualmente se desconoce por qué la suma de las cargas de los quarks en un protón se corresponde exactamente a la del electrón, un leptón, con signo opuesto.

10. Masa: La noción de masa para un quark es complicada por el hecho que los quarks no pueden encontrarse solos en la naturaleza, siempre se encuentran acompañados de un gluón, por lo general. Como resultado, la noción de la masa de un quark es una construcción teórica que tiene sentido sólo cuando se especifica exactamente que se usará para definirla. La simetría quiral aproximada de la cromo dinámica cuántica, por ejemplo, permite definir la razón entre varias masas de quarks a través de combinaciones de las masas de los octetos pseudoescalares de los mesones en el modelo de quarks por la teoría de perturbación quiral, tenemos: Mu/Md = 0.56 y Ms/Md=20.1